คลื่นความร้อนจะลดวงโคจรของ Io ได้อย่างไร

คำตอบสำหรับคำถามนี้Io เป็นเครื่องจักรพลังวิเศษหรือไม่? แสดงให้เห็นว่าพลังงานจากความร้อนภายในของ Io เนื่องจากคลื่น "squishing"ที่เคลื่อนที่เข้ามาใกล้มากขึ้นและห่างจากดาวพฤหัสในวงโคจรของวงรีนั้นมาจากพลังงานของวงโคจรของ Io วงโคจรพลังงานที่ต่ำกว่านั้นจำเป็นต้องมีขนาดเล็กลงและนั่นก็หมายความว่าความเร็วจะเพิ่มขึ้น (เมื่อคุณต้องการเพิ่มวงโคจรของดาวเทียมเป็นระดับความสูงที่สูงขึ้นคุณใช้แรงผลักในทิศทางของการเคลื่อนไหวเพื่อทำให้ช้าลง)

ระบุว่าแรงน้ำขึ้นน้ำลงมีน้อยซับซ้อน (cf ทำไมดวงจันทร์ถอยห่างจากโลกเนื่องจากกระแสน้ำ? นี่คือเรื่องปกติสำหรับดวงจันทร์อื่น ๆ ? ) มันเป็นเบื้องต้นบางอย่างที่ความร้อนจะลดวงโคจรของไอโอทำให้มันเร็วขึ้น ? (พิจารณาว่าการลดลงของดวงจันทร์ของโลกเกิดขึ้นเนื่องจากมหาสมุทรเหลวของโลกและดาวพฤหัสบดีเป็นดาวก๊าซยักษ์ใหญ่) มันเป็นเพียงperijoveที่จะลดลงหรือแกนกึ่งหลัก?

แรงเรเดียล (ที่ดูเหมือนว่าไร้เดียงสาโดยเฉลี่ย) จะก่อให้เกิดการเร่งวงสัมผัสได้อย่างไร? ไอโอจะถูกล็อค tidallyกับดาวพฤหัสบดีเพื่อให้การหมุนรอบแกนของตัวเองเป็นซิงโครการหมุนรอบดาวพฤหัสบดี

แก้ไข: fwiw ถ้าปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงระหว่างดวงจันทร์และดวงจันทร์ของ Io ทำให้เกิดปัญหาซับซ้อนเกินกว่าจะตอบได้อย่างง่ายดายฉันสนใจในการเคลื่อนที่ของคลื่นความร้อนและเอฟเฟกต์บนวงโคจรของดวงจันทร์ดวงเดียวมากกว่าโดยเฉพาะของ Io สถานการณ์.

คลื่นความร้อนจะลดวงโคจรของ Io ได้อย่างไร

มันไม่ได้เป็นอย่างน้อยไม่ได้สั่งซื้อครั้งแรก ผลกระทบลำดับแรกคือความร้อนจากน้ำขึ้นน้ำลงจะทำหน้าที่วงโคจรของ Io เป็นวงกลม ต่อต้านการสั่นพ้องของวงด้วย Europa และ Ganymede ทำหน้าที่ทำให้วงโคจรของ Io เป็นวงรีมากขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การวนซ้ำที่ดี

สมมติว่า Io อยู่ในวงโคจรที่ค่อนข้างเป็นวงกลม ส่งผลให้เกิดแรงตึงของกระแสน้ำลดลงทำให้ Io เย็นลง ตัวทำความเย็นและไอโอที่แข็งกว่าจึงมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนรูปน้ำขึ้นน้ำลงน้อยกว่าที่อุ่นกว่าและด้วยเหตุนี้พลาสติกไอโอมากขึ้น เมื่อร่างกายทั้งสองอยู่ในวงโคจรเดียวกันอุ่นและพลาสติกอีกอันเย็นและแข็งตัวร่างกายที่อบอุ่นจะได้รับความผิดปกติจากกระแสน้ำขึ้นมากกว่าที่เย็นกว่า สิ่งนี้ถูกบันทึกโดยหมายเลขรักของวัตถุ ความล่าช้าอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในการตอบสนองหมายความว่าการตอบสนองจะไม่สมมาตรเกี่ยวกับ periapsis / apoapsis สำหรับวงรีรูปไข่และยิ่งปั้นพลาสติกมากขึ้น นี้ถูกจับโดยวัตถุปัจจัยคุณภาพน้ำขึ้นน้ำลงQ$k_2$$Q$

การระบายความร้อนของ Io เมื่อวงโคจรของมันใกล้เคียงกับวงกลมจะทำให้เอฟเฟกต์เสียงสะท้อนที่มีอยู่ในปัจจุบันสามารถควบคุมเอฟเฟกต์แบบวงกลมได้ วงโคจรของ Io ช้าลงเรื่อย ๆ กลายเป็นวงรีมากขึ้น วงโคจรวงรีนั้นจะเพิ่มแรงตึงของกระแสน้ำขึ้นลงบนไอโอเย็นและแข็งในที่สุดทำให้มันเริ่มอุ่นขึ้นและกลายเป็นพลาสติกมากขึ้น เอฟเฟกต์การทำให้เป็นวงกลมเติบโตขึ้นเมื่อวงโคจรของวงรีโตขึ้นและเมื่อการตกแต่งภายในของ Io มีความยืดหยุ่นและพลาสติกมากขึ้น ในที่สุดผลกระทบการทำให้เป็นวงกลมจะมีอิทธิพลเหนือผลกระทบของการโคจรทำให้วงโคจรของ Io กลายเป็นวงกลมมากขึ้น - จนกว่าวัฏจักรจะวนซ้ำ

ล้างและทำซ้ำอย่างน้อยตราบเท่าที่เสียงกำทอนวงโคจรสามทางระหว่าง Io, Europa และ Ganymede ถืออยู่ นานแค่ไหนที่มีคลื่นกำทอนของคลื่นสามทางมีอยู่และมันจะอยู่ได้นานเท่าที่ฉันรู้

คำตอบโดยเดวิด Hammen รวมถึงอีกหลายแห่งที่น่าสนใจรายละเอียดของวิธีการของไอโอวิวัฒนาการวงโคจรในเวลา (และอธิบายว่าทำไมไอโอยังคงสามารถภูเขาไฟแม้ว่าในขณะนี้วงโคจรของไอโอเป็นอย่างมากวงกลม) นอกจากนี้ยังอธิบายว่าหาก Io ถูกล็อกอย่างสมบูรณ์โดยไม่มีดวงจันทร์อื่นมันจะไม่ร้อนและวงโคจรของมันจะไม่เปลี่ยนแปลงซึ่งอาจเป็นสิ่งที่ผู้ถามสงสัยส่วนใหญ่ บางทีคำถามที่เหลืออยู่เพียงอย่างเดียวอาจเป็นเพราะเหตุใดดวงจันทร์ที่อยู่ในวงโคจรเป็นวงกลม แต่ไม่หมุนในอัตราที่ถูกต้องจึงพบว่าวงโคจรของมันเปลี่ยนไป

สำหรับเรื่องนี้มีผลที่น่าสนใจว่าถ้าดวงจันทร์หมุนเร็วกว่าวงโคจรของมันความล่าช้าในการตอบสนองของรูปร่างของดวงจันทร์ต่อกระแสน้ำวนหมายความว่า "จุด" ของ bulges จะออกไปข้างหน้ากับโลก . สิ่งนี้สร้างแรงบิดจากแรงโน้มถ่วงที่มีแนวโน้มที่จะหมุนช้า ในทางตรงกันข้ามถ้ามันหมุนช้ากว่าวงโคจรของมัน นั่นคือวิธีการหมุนของล็อคแบบหมุนวนและมีความร้อนเกี่ยวข้องกับสิ่งนั้น แต่ระบบดาวเคราะห์ดวงจันทร์ (ไม่สนใจดวงจันทร์อื่น ๆ ) จะต้องรักษาโมเมนตัมเชิงมุมไว้ดังนั้นหากการหมุนช้าลงโมเมนตัมเชิงมุมนั้นจะต้องปรากฏที่อื่น - มันจะปรากฏขึ้นในวงโคจร ดังนั้นแทนที่จะคิดเกี่ยวกับพลังงานของวงโคจร (ซึ่งไม่ได้รับการอนุรักษ์เพราะความร้อนถูกสร้างขึ้นและสปินกำลังเปลี่ยนไป) ให้คิดถึงโมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนและวงโคจร

เนื่องจากไอโอไม่ได้ถูกล็อคไว้อย่างเป็นระเบียบมันก็ไม่ได้ทำอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ในประวัติศาสตร์ของมันก่อนที่มันจะถูกล็อคมันจะต้องทำอย่างใดอย่างหนึ่ง สำหรับโลกและดวงจันทร์ดวงจันทร์นั้นถูกล็อคไว้อย่างเป็นระเบียบ แต่โลกหมุนเร็วกว่าวงโคจรของดวงจันทร์ดังนั้น bulges ของโลกจึงออกไปข้างหน้าของดวงจันทร์ดังนั้นดวงจันทร์จึงหมุนลงมาหมุนของเรา การสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมนั้นจะต้องเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ดังนั้นนั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้ดวงจันทร์อยู่ห่างออกไปมากขึ้น

หากคุณคิดในแง่ของพลังงานคุณจะเห็นว่าโลกกำลังร้อนแรงด้วยแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ วงโคจรของดวงจันทร์ก็มีพลังงานเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นจะต้องมีแหล่งที่มาสำหรับทั้งสองและมันเป็นพลังงานในการหมุนของโลก ที่นี่ไม่มีคำถามเกี่ยวกับพลังงานที่สูญเสียไปเมื่อความร้อนที่แผ่ออกมาจากโลกสามารถออกมาจากวงโคจรของดวงจันทร์ได้เพราะในความเป็นจริงพลังงานการโคจรเพิ่มขึ้น มีความชัดเจนมากขึ้นว่าพลังงานของการหมุนสามารถเข้าสู่ทั้งความร้อนและวงโคจรได้อย่างไรเพราะมันเป็นสปินที่สร้างแรงที่ก่อให้เกิดทั้งความร้อนและผลกระทบของการโคจร ในทำนองเดียวกันถ้าดวงจันทร์หมุนเร็วกว่าวงโคจรของมันเองวงโคจรนั้นจะสร้างแรงบนดวงจันทร์ที่ทำให้วงโคจรของมันหมุนช้าลงและพลังงานบางส่วนจะเข้าสู่ความร้อนของดวงจันทร์และบางดวงก็หมุนวงโคจรของมันเอง )